4. Условия работы автомата.

Условия работы выходов получаем из таблицы переходов-выходов.

Z₁=20,[00,01,02,04,10,12,13,16,24,25,26,32,34,36,37]

Z₂=01,04,10,13,25,26,32,37,[00,02,12,16,20,24,34,36]

Условия работы элементов памяти получаем из таблицы возбуждения элементов памяти.

J₁=16,[00,01,02,04,12,12,13]

K₁=[32,34,36,37,20,24,25,26]

J₂=02,[00,01,04,20,24,25,26]

K₂=34,[10,12,13,16,32,36,37]

СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ

1. Минимизация логических функций, полученных на этапе абстрактного синтеза, записанных в восьмеричной системе счисления. База y1y2abc.

Т.к. представленные функции содержат более 4^х переменных, то для их миними­зации воспользуемся методом Викентьева: будем поразрядно сравнивать рабочие и запрещенные наборы. Т.к число переменных в функциях - 5, то решение задачи сводится к минимизации логической функции трех переменных с помощью куба соседних чисел для младшего разряда рабочих чисел и минимизации логической функции двух переменных с помощью квадрата соседних чисел для старшего раз­ряда рабочих чисел.

Z₁=20,[00,01,02,04,10,12,13,16,24,25,26,32,34,36,37]

Z₂=01,04,10,13,25,26,32,37,[00,02,12,16,20,24,34,36]

П окрыты рабочие числа 01, 13, 25, 37

Покрыто рабочее число 04

Покрыты 10, 25

П окрыто 32

Покрыто 26

J₁=16,[00,01,02,04,12,12,13]

J ₁=y₂a

K₁=[32,34,36,37,20,24,25,26]

K₁=0

J ₂=02,[00,01,04,20,24,25,26]

K₂=34,[10,12,13,16,32,36,37]

2. Приведение полученных минимизированных функций, записанных в днф к виду, удобному для

реализации на выбранной элементной базе.

Для последующего физического синтеза синтезируемого ДУ, предлагаю использовать интегральные элементы из наиболее распространенной серии К155. Т.к. в этой серии основной логической схемой является схема И-НЕ, то полученные выражения будем преобразовывать к виду, удобному для реализации на элементах И-НЕ.

Преобразовав логические функции к требуемому виду, построим функциональную схему.

АНАЛИЗ АВТОМАТА НА ОТСУТСТВИЕ СОСТЯЗАНИЙ ТИПА "РИСК В 1" В ФУНКЦИИ ВЫХОДА Z₂

На этапе абстрактного синтеза была построена функция выхода Z₂, имеющая следующий вид в ДНФ . Видим, что переменные y₁, y₂, a, b входят в нее как в прямом, так и в инверсном виде. Значит, в данном автомате возможны состязания по этим сигналам типа риск в 1 при изменении их значения с 1 на 0.

Определим функции A₁, B₁, C₁ по переменной a. Для удобства функцию Z₂ запишем в виде . Тогда , , . Определим функцию риска в 1 по переменной a . Следовательно риска в 1 по переменной a не существует.

Определим функции A₁, B₁, C₁ по переменной b. Для удобства функцию Z₂ запишем в виде . Тогда , , . Определим функцию риска в 1 по переменной b . Следовательно риска в 1 по переменной b не существует.

Определим функции A₁, B₁, C₁ по переменной y₁. Для удобства функцию Z₂ запишем в виде . Тогда , , . Определим функцию риска в 1 по переменной y₁ .

Определим функции A₁, B₁, C₁ по переменной y₂. Для удобства функцию Z₂ запишем в виде . Тогда , , . Определим функцию риска в 1 по переменной y₂ .

Т.к. состязания возможны лишь по переменным y₁, y₂, то общая формула риска в 1 будет выглядеть в ДНФ как , а в СДНФ как . Или

в символическом виде при базе y₁y₂abc.

Полученный результат говорит о том, что в рассматриваемом ДУ на единичных наборах функции риска выход дискретного устройства равен 1, но т.к. по таблице перехода от набора 24 к 08, и от 22 к 06 нет, то риска в 1, для данного автомата, нет.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СИНТЕЗ АВТОМАТА НА ЭВМ

SINTEZ - PROEKT24

PAMJAT = 'JK' - унивеpсальныe тpиггеpа'

STR = 13, STO = 8, XRAZV = 1, XRAZB = 3, ZRAZB = 2

Схема построена на 'И-НЕ' элементах

База входного слова: a,b,c;

База выходного слова: z1,z2;

Первичная таблица пеpеходов-выходов:

╔═════╦════════════════════════════════════════╦═════╗

║N.вн.║ Вх.слова ║вых. ║

║сост.║ 0 1 2 3 4 5 6 7 ║¤1¤0 ║

╠═════╬════════════════════════════════════════╬═════╣

║ 1 ║ 1 6 2 - 7 - - - ║ 0 0 ║

║ 2 ║ 8 - 2 9 - - 3 - ║ 0 0 ║

║ 3 ║ - - 10 - 4 - 3 11 ║ 0 0 ║

║ 4 ║ 5 - - - 4 12 13 - ║ 0 0 ║

║ 5 ║ 5 - - - - - - - ║ 1 0 ║

║ 6 ║ - 6 - - - - - - ║ 0 1 ║

║ 7 ║ - - - - 7 - - - ║ 0 1 ║

║ 8 ║ 8 - - - - - - - ║ 0 1 ║

║ 9 ║ - - - 9 - - - - ║ 0 1 ║

║ 10 ║ - - 10 - - - - - ║ 0 1 ║

║ 11 ║ - - - - - - - 11 ║ 0 1 ║

║ 12 ║ - - - - - 12 - - ║ 0 1 ║

║ 13 ║ - - - - - - 13 - ║ 0 1 ║

╚═════╩════════════════════════════════════════╩═════╝

Матpица объединеных стpок:

╔═════╦═════════════════════════════════════════════════════╗

║Nстp.║N стp. ║

║мин. ║пеpв.табл. ║

║табл.║ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ║

╠═════╬═════════════════════════════════════════════════════╣

║ 1 ║ 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 ║

║ 2 ║ 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ║

║ 3 ║ 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 ║

║ 4 ║ 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ║

╚═════╩═════════════════════════════════════════════════════╝

Минимизиpованная таблица пеpеходов:

╔═════╦═════════════════════════════════╗

║N.вн.║ Вх.слова ║

║сост.║ 0 1 2 3 4 5 6 7 ║

╠═════╬═════════════════════════════════╣

║ 1 ║ 1 1 2 1 1 1 1 1 ║

║ 2 ║ 2 - 2 1 - - 3 - ║

║ 3 ║ 3 - 3 - 4 - 3 1 ║

║ 4 ║ 3 - - - 4 1 1 - ║

╚═════╩═════════════════════════════════╝

Матpица выходов:

╔═════╦═════════════════════════════════╗

║N.вн.║ Вх.слова ║

║сост.║ 0 1 2 3 4 5 6 7 ║

╠═════╬═════════════════════════════════╣

║ 1 ║ 00 01 00 01 01 01 01 01 ║

║ 2 ║ 01 -- 00 01 -- -- 00 -- ║

║ 3 ║ 10 -- 01 -- 00 -- 00 01 ║

║ 4 ║ 10 -- -- -- 00 01 01 -- ║

╚═════╩═════════════════════════════════╝

Pеализуемая таблица пеpеходов:

╔═════╦═════════════════════════════════╦═════╗

║N.вн.║ Вх.слова ║Вн. ║

║сост.║ 0 1 2 3 4 5 6 7 ║сост.║

╠═════╬═════════════════════════════════╬═════╣

║ 1 ║ 1 1 2 1 1 1 1 1 ║ 00 ║

║ 2 ║ 2 - 2 1 - - 3 1 ║ 01 ║

║ 3 ║ 3 - 3 - 4 - 3 2 ║ 11 ║

║ 4 ║ 3 - - - 4 1 1 - ║ 10 ║

╚═════╩═════════════════════════════════╩═════╝

Конечная матpица выходов:

╔═════╦═════════════════════════════════╗

║N.вн.║ Вх.слова ║

║сост.║ 0 1 2 3 4 5 6 7 ║

╠═════╬═════════════════════════════════╣

║ 1 ║ 00 01 00 01 01 01 01 01 ║

║ 2 ║ 01 -- 00 01 -- -- 00 01 ║

║ 3 ║ 10 -- 01 -- 00 -- 00 01 ║

║ 4 ║ 10 -- -- -- 00 01 01 -- ║

╚═════╩═════════════════════════════════╝

Базис: y1,y2,a,b,c

'JK' - унивеpсальныe тpиггеpа'

Уpавнения возбуждения элементов памяти:

J1 = y2*a*~c;

K1 = c + ~y2*b;

J2 = ~a*b*~c + y1*~a;

K2 = ~a*c + ~y1*c + a*~b;

Уpавнения выходов:

z1 = y1*~a*~b;

z2 = c + ~y1*a*~b + ~y2*a*b + ~y1*y2*~b + y1*~a*b;

Теперь выводим на элементах И-НЕ

'JK' - унивеpсальныe тpиггеpа'

Уpавнения возбуждения элементов памяти:

J1 = ~( ~( y2*a*~c ) );

K1 = ~( ~(c) * ~(~y2*b) );

J2 = ~( ~(~a*b*~c) * ~(y1*~a) );

K2 = ~( ~(~a*c) * ~(~y1*c) * ~(a*~b) );

Уpавнения выходов:

z1 = ~( ~( y1*~a*~b ) );

z2 = ~( ~(c) * ~(~y1*a*~b) * ~(~y2*a*b) * ~(~y1*y2*~b) * ~(y1*~a*b) );

СРАВНЕНИЕ РУЧНОГО И МАШИННОГО РЕШЕНИЙ

Машинное решение, приведенное выше, не совпадает с ручным, это обусловлено не совпадением объединения строк первичной таблицы переходов-выходов, выполненному вручную, с объединением, выполненным пакетом PROEKT. Стоит отметить, что при минимизации первичной таблицы переходов-выходов была получена минимизированная таблица с минимально возможным числом строк, это позволяет сделать вывод о том что пакет PROEKT на данном этапе абстрактного синтеза ДУ дает вполне приемлемый результат.

Полученный мною результат, более удобен для построения на выбранной элементной базе И-НЕ, что отражено на функциональной схеме, а это позволяет сделать вывод о том что пакет PROEKT не до конца доработан в плане минимизации логических функций, т.к. машина должна перебрать все полученные ТДНФ и выбрать из них минимальную.

Вывод: Ручное и машинное решения отличаются. Однако, это не означает, что стоит отказаться от машинного метода синтеза, т.к. возможны любые варианты и в машинной логике можно обойтись без громоздких результатов. Я считаю, что будет вполне оправдано сочетание этих двух методов.

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Выбор типа микросхем, на этапе физического синтеза осуществляют соблюдая требования предъявляемые к ДУ, и отдельно к интегральной микросхеме. В свою очередь электрические параметры микросхемы установлены рядом Государственных стандартов Российской Федерации: ГОСТ 19480-74; ГОСТ 18683-73; ГОСТ 19799-74; ГОСТ 22565-77.

Как уже отмечалось выше, для физического синтеза разрабатываемого ДУ мною была выбрана серия микросхем К155. Это наиболее популярная в нашей стране серия микросхем. Она содержит широкий выбор логических элементов. Микросхемы этой серии дёшевы и вполне подойдут по быстродействию к ДУ тип Кодовый Замок. Основной логической схемой серии является схема И-НЕ, она представлена микросхемами с различным числом секций и количествами входов. Это важно т.к. для физического синтеза моего замка понадобятся 3^х и 5^и- входовые элементы И-НЕ.

Повторяя структуру диодно-транзисторных ИС, транзисторно-транзисторные схемы значительно увеличить быстродействие (_ср=3-10нс), повысить уровень помехозащищенности (U_п 0,7В), снизить потребляемую мощность (по сравнению ДТЛ-ИС), а также увеличить функциональную сложность интегральной схемы. Коэффициент объединения по входам И m_И12-14, а коэффициент объединения по входам ИЛИ m_ИЛИ=8-10. Выходные усилители ТТЛ-схем обеспечивают высокую нагрузочную способность базовой схемы (n_э10) при значительных нагрузочных емкостях (C_н 100 пФ).

Максимальное напряжение источника питания	6В
Минимальное напряжение на входе микросхемы	-0.4В
Максимальное напряжение на входе микросхемы и между эмиттерами	-5.5В
Минимальное напряжение на выходе микросхемы	-0.3В
Максимальное напряжение на выходе закрытой микросхемы	5.25В
Максимальный входной вытекающий ток, при котором напряжение блокировки антизвонных диодов не менее -1.5 В	-10мА

Предельно допустимые электрические режимы эксплуатации в диапазоне температур –45…+70 С.

В соответствии с функциональной схемой кодового замка я выбрал две микросхемы К155ТВ1 – JK триггер с логикой 3И на входе; две трехсекционных микросхемы К155ЛА10 – три логических элемента «3И-НЕ»; одну односекционную микросхему К155ЛА2 - логический элемент «8И-НЕ»; две четырехсекционных микросхемы К155ЛА3 – четыре логических элемента «И-НЕ».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Т.И.Коган «Дискретные устройства (Автоматы). Конспект лекций" ч. I, II. ПВВКИУ 1985г.

2. Б.М.Гуревич "Справочник по электронике для молодого рабочего".

Высшая Школа 1987г.

Лист

Листов

ПГТУ

ЭВТ-99-1

16